就在中國共產(chǎn)黨成立100周年、我國開啟全面建設社會主義現(xiàn)代化國家新征程的重要節(jié)點，兩院院士大會近日在京隆重召開。大會指出，要加強原創(chuàng)性、引領性科技攻關，堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)。
在當前科技領域多項熱點中，氫能及其運用無疑是一項相當具有原創(chuàng)性和引領性的科技。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要也提及氫能的利用，顯示出黨和國家對前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領域的高度重視。
為什么我國要大力發(fā)展氫能？與各種傳統(tǒng)能源相比，氫能具有哪些獨特的優(yōu)勢？在黨的領導下和中國特色社會主義制度保駕護航的優(yōu)勢下，中國發(fā)展氫能有哪些機遇？
針對這一系列問題，《每日經(jīng)濟新聞》記者（以下簡稱NBD）日前對我國著名物理化學家，中國科學院院士、廈門大學化學化工學院教授孫世剛進行了專訪。
孫世剛 每經(jīng)記者 李可愚 攝
談制氫儲氫運氫：多環(huán)節(jié)需加強技術攻關
NBD：在我國推進碳達峰、碳中和的過程中，氫能將扮演什么樣的重要角色？
孫世剛：要實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，我們國家未來的任務還非常重。為什么這么說？因為目前在我們的能源結構中，還有60%到70%是用化石能源發(fā)電。
從原理上說，化石能源通過熱機燃燒發(fā)電，這樣的發(fā)電方式轉換效率比較低。當能量轉換過程效率比較低的時候，一部分沒有轉化的物質就會被排放出去產(chǎn)生污染。因此，我們一定要調(diào)整能源結構，也就是在發(fā)電的過程中，讓容易排放污染物的部分盡可能減少，要用不產(chǎn)生污染的過程替代它。
從這個角度來看，氫能的利用就是一個非常理想的過程。因為從氫的制造到儲存、運輸和使用都不產(chǎn)生污染，也不排放二氧化碳。
在推進實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的過程中，我們還要開發(fā)可再生能源，讓其在能源結構中的比重不斷上升。比如說太陽能、風能等能源，它們是取之不盡用之不竭的，但要應用它們，也需要很多技術支撐。
比如說，可再生能源發(fā)電受自然環(huán)境和氣候的影響較大，需要配套儲能設施，把能量平穩(wěn)地用起來。在這一個過程中，最好的方式就是通過氫能，這是一個干凈的、安全的過程。氫從電解水產(chǎn)生到使用發(fā)電，是不產(chǎn)生污染的。
此外，我們開發(fā)能源過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些“棄能”的問題，也可以通過開發(fā)氫能解決。
比如說我們西部的水電資源如果用不完，就可以把它變成氫能，通過電解水的方式生成氫氣加以解決。當然，這需要配套的儲存和運輸措施跟上。
值得一提的是，我們要大規(guī)模使用氫能，還需要進行大量的研發(fā)投入，以解決各種技術問題和系統(tǒng)問題，在制氫、儲氫、運氫和用氫等環(huán)節(jié)還有許多需要攻關的難題。
例如，日本的儲氫罐可以做到700個大氣壓的壓力，我們國家目前生產(chǎn)的儲氫罐標準是350個大氣壓。這也意味著我們在這方面還需要繼續(xù)努力，加強技術攻關。
碳達峰碳中和背景下，中國發(fā)展氫能迎來重大機遇。圖為唐山海港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)日前投放首批氫能重卡 新華社圖
談中國氫能發(fā)展：抓住機遇力爭搶占先機
NBD：除上面提到的以外，氫能還有哪些比較好的運用領域？在當前方興未艾的電動車領域，氫能又有怎樣的用武之地？
孫世剛：氫的大規(guī)模運用是一個重要的發(fā)展方向。從現(xiàn)狀看，它也逐漸在社會生活中大量運用，占比也越來越高。氫的用處有很多，比如說，氫可以作為化工原料，參與許多化工的合成過程。
在汽車領域，氫的運用也非常多，比如說在電動汽車方面，我們現(xiàn)在有鋰電池汽車，鋰電池本身的能量密度較低，用這種電池的汽車巡航里程就會比較短，可能充一次電就只能跑三四百公里。
但如果在同樣的條件下，我們的電動車裝上一個用氫氣作為動力的燃料電池驅動，就可以充一次氫氣跑上千公里，而且它的安全性也會更好。
為什么說這樣的電池更加安全？因為電池的原理就是把所有的能量物質放在其中，充完電后，電池里面都是高能態(tài)物質，相當于一個密閉空間中充滿高能量的東西，如果一不小心發(fā)熱，就容易發(fā)生事故。
我們剛剛也講到，氫能是安全的，在中學的化學課上就做過這樣的實驗：在一個杯子里通入氫氣和氧氣，點燃會產(chǎn)生水；但如果不點火，氫氣和氧氣之間不會發(fā)生反應。
從燃料電池的設計看，燃料電池的燃料（也就是氫）在外面，并不在電池內(nèi)部，只有發(fā)生反應的時候，燃料才進入電池內(nèi)部發(fā)生反應。這是一個安全的體系，所以從這個角度來說，燃料電池是安全的。
NBD：黨和國家高度關注和支持前沿新能源領域發(fā)展，“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要也提出，要在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領域組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。您認為這一頂層設計和部署將為中國發(fā)展氫能帶來怎樣的機遇？
孫世剛：對于中國氫能發(fā)展來說，我認為這是一個大機遇。
除了這一頂層設計之外，我們還提出了碳達峰、碳中和的目標，這對氫能發(fā)展來說都是重大的機遇。
我們剛剛講到，氫從本質上是清潔的，氫能是最清潔的能源，這些年我國在發(fā)展氫能方面積累了一定的基礎，在很多領域已經(jīng)開始大規(guī)模使用氫氣。我國的氫氣產(chǎn)能也很高，目前年產(chǎn)量達到2000多萬噸的水平，預計2050年將達到6000萬噸。同時，我們在可再生能源方面也有非常多的投入。
當然，在這個過程中，我們也要抓緊研究推進一些關鍵技術，比如說在儲氫和運氫方面，現(xiàn)有技術是把它壓縮進壓縮罐，但從運輸層面來說，這樣的技術也有一定風險。比如說運載儲氫壓縮罐的槽車可能不被允許通過隧道，因為一旦有一點泄漏就會造成危險。目前，儲氫領域一些新的技術正在發(fā)展，相關研究也正在向前推進。
在碳達峰碳中和背景下，中國發(fā)展氫能迎來重大機遇，我們必須緊緊抓住這個機遇，進一步加大氫能各個環(huán)節(jié)的研發(fā)力度，力爭在全球氫能有效利用和推廣上搶占先機。
